(57)【要約】【課題】ＳＭＡを有するアクチュエータにおいて応答の高速化を効率よく図れる駆動技術を提供する。【解決手段】アクチュエータは、可動部に接続する形状記憶合金(ＳＭＡ)を有しており、駆動回路部によりＳＭＡに通電を行うことで可動部の駆動が可能である。このＳＭＡにおいて最大変位を与えるのに最低限必要な電流値に相当する電圧値より大きい電圧(３.０Ｖ）と小さい電圧(１.５Ｖ）とを印加する各ケースについては、それらの周波数応答が例えばグラフＦａとグラフＦｂとに示される。ここで、グラフＦａとグラフＦｂとを比較すると、同じ電力量をＳＭＡに投入する場合でも３.０Ｖのケースでは１.５Ｖのケースに対して約３倍のサーボ帯域が得られている。よって、可動部を駆動する場合には、最大変位が得られる駆動電流以上の電流をＳＭＡに通電することにより、アクチュエータの応答の高速化を効率よく図れることとなる。【選択図】図１０
2006166555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部に接続する形状記憶合金を有するアクチュエータを駆動し、変位目標値に基づき前記可動部に変位を与える駆動装置であって、
(a)駆動電流信号に基づき前記形状記憶合金に通電を行って加熱することで、前記可動部の変位に連動する記憶形状への復元動作を行わせる通電手段と、
(b)前記変位目標値に基づき前記駆動電流信号を生成する制御手段と、
を備え、
前記駆動電流信号は、前記形状記憶合金において最大変位を与えるのに必要な駆動電流以上となる電流の信号を含むことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
可動部に対して互いにプッシュプルの配置で接続する２の形状記憶合金を有するアクチュエータを駆動し、変位目標値に基づき前記可動部に変位を与える駆動装置であって、
(a)駆動電流信号に基づき形状記憶合金に通電を行って加熱することで、前記可動部の変位に連動する記憶形状への復元動作を行わせる通電手段と、
(b)前記２の形状記憶合金のうち、前記復元動作を行う一方の形状記憶合金について前記変位目標値に基づき前記駆動電流信号を生成する制御手段と、
を備え、
前記駆動電流信号は、前記一方の形状記憶合金において最大変位を与えるのに必要な駆動電流以上となる電流の信号を含むことを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
可動部に接続する形状記憶合金を有するアクチュエータを駆動し、変位目標値に基づき前記可動部に変位を与える駆動装置であって、
(a)駆動電流信号に基づき前記形状記憶合金に通電を行って加熱することで、前記可動部の変位に連動する記憶形状への復元動作を行わせる通電手段と、
(b)前記変位目標値に基づき前記駆動電流信号を生成する制御手段と、
を備え、
前記形状記憶合金は、駆動電流と変位速度とに関する所定の特性を有しており、
前記駆動電流信号は、前記形状記憶合金において前記所定の特性に基づき指定の変位速度を与えるのに必要な駆動電流より大きな電流の信号を含むことを特徴とする駆動装置。
【請求項４】
可動部に対して互いにプッシュプルの配置で接続する２の形状記憶合金を有するアクチュエータを駆動し、変位目標値に基づき前記可動部に変位を与える駆動装置であって、
(a)駆動電流信号に基づき形状記憶合金に通電を行って加熱することで、前記可動部の変位に連動する記憶形状への復元動作を行わせる通電手段と、
(b)前記２の形状記憶合金のうち、前記復元動作を行う一方の形状記憶合金について前記変位目標値に基づき前記駆動電流信号を生成する制御手段と、
を備え、
前記形状記憶合金は、駆動電流と変位速度とに関する所定の特性を有しており、
前記駆動電流信号は、前記一方の形状記憶合金において前記所定の特性に基づき指定の変位速度を与えるのに必要な駆動電流より大きな電流の信号を含むことを特徴とする駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の駆動装置において、
前記駆動電流信号は、前記変位目標値に比例したアナログ信号を含むことを特徴とする駆動装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の駆動装置において、
前記駆動電流信号は、前記変位目標値に比例したデューティ比を有するパルス幅変調信号であることを特徴とする駆動装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の駆動装置において、
前記駆動電流信号は、信号の間引き処理が施されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の駆動装置において、
前記通電手段により前記形状記憶合金に連続的な通電を行い、前記可動部に連続的な変位を与えることを特徴とする駆動装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の駆動装置において、
前記駆動装置は、撮像装置の手振れ補正に利用されることを特徴とする駆動装置。
【請求項１０】
変位目標値に基づき可動部に変位を与える駆動システムであって、
(a)前記可動部に接続する形状記憶合金を有するアクチュエータと、
(b)駆動電流信号に基づき前記形状記憶合金に通電を行って加熱することで、前記可動部の変位に連動する記憶形状への復元動作を行わせる通電手段と、
(c)前記変位目標値に基づき前記駆動電流信号を生成する制御手段と、
を備え、
前記駆動電流信号は、前記形状記憶合金において最大変位を与えるのに必要な駆動電流以上となる電流の信号を含むことを特徴とする駆動システム。
【請求項１１】
変位目標値に基づき可動部に変位を与える駆動システムであって、
(a)前記可動部に対して互いにプッシュプルの配置で接続する２の形状記憶合金を有するアクチュエータと、
(b)駆動電流信号に基づき形状記憶合金に通電を行って加熱することで、前記可動部の変位に連動する記憶形状への復元動作を行わせる通電手段と、
(c)前記２の形状記憶合金のうち、前記復元動作を行う一方の形状記憶合金について前記変位目標値に基づき前記駆動電流信号を生成する制御手段と、
を備え、
前記駆動電流信号は、前記一方の形状記憶合金において最大変位を与えるのに必要な駆動電流以上となる電流の信号を含むことを特徴とする駆動システム。
【請求項１２】
変位目標値に基づき可動部に変位を与える駆動システムであって、
(a)前記可動部に接続する形状記憶合金を有するアクチュエータと、
(b)駆動電流信号に基づき前記形状記憶合金に通電を行って加熱することで、前記可動部の変位に連動する記憶形状への復元動作を行わせる通電手段と、
(c)前記変位目標値に基づき前記駆動電流信号を生成する制御手段と、
を備え、
前記形状記憶合金は、駆動電流と変位速度とに関する所定の特性を有しており、
前記駆動電流信号は、前記形状記憶合金において前記所定の特性に基づき指定の変位速度を与えるのに必要な駆動電流より大きな電流の信号を含むことを特徴とする駆動システム。
【請求項１３】
変位目標値に基づき可動部に変位を与える駆動システムであって、
(a)前記可動部に対して互いにプッシュプルの配置で接続する２の形状記憶合金を有するアクチュエータと、
(b)駆動電流信号に基づき形状記憶合金に通電を行って加熱することで、前記可動部の変位に連動する記憶形状への復元動作を行わせる通電手段と、
(c)前記２の形状記憶合金のうち、前記復元動作を行う一方の形状記憶合金について前記変位目標値に基づき前記駆動電流信号を生成する制御手段と、
を備え、
前記形状記憶合金は、駆動電流と変位速度とに関する所定の特性を有しており、
前記駆動電流信号は、前記一方の形状記憶合金において前記所定の特性に基づき指定の変位速度を与えるのに必要な駆動電流より大きな電流の信号を含むことを特徴とする駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状記憶合金を有するアクチュエータを駆動し、変位目標値に基づき可動部に変位を与える駆動技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
形状記憶合金(以下では「ＳＭＡ」とも称する)は、マルテンサイト変態開始温度以下の温度で外力を受けて塑性変形しても、逆変態終了温度以上の温度に加熱されると記憶された形状(記憶形状)に復元するという特性を有している。このような特性を持つＳＭＡをアクチュエータとして利用する技術が知られている。
【０００３】
上記のＳＭＡの利用技術としては、例えば特許文献１に開示されている。この技術は、水平移動可能な可動部に接続するＳＭＡに対して通電を行い加熱することで可動部を駆動するもので、アナログ的またはデジタル的に通電することにより駆動制御が行われるものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１１２５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１の駆動技術では、ＳＭＡに通電する必要最低限の電流値に関する考慮がなされていないため、その能力を十分に発揮できない場合がある。特に、小型携帯機器のように使用電圧に制限がある環境においては、ＳＭＡに対して十分な通電を行えない恐れがあり、この場合にはＳＭＡの応答性が悪化してしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ＳＭＡを有するアクチュエータにおいて応答の高速化を効率よく図れる駆動技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、可動部に接続する形状記憶合金を有するアクチュエータを駆動し、変位目標値に基づき前記可動部に変位を与える駆動装置であって、(a)駆動電流信号に基づき前記形状記憶合金に通電を行って加熱することで、前記可動部の変位に連動する記憶形状への復元動作を行わせる通電手段と、(b)前記変位目標値に基づき前記駆動電流信号を生成する制御手段とを備え、前記駆動電流信号は、前記形状記憶合金において最大変位を与えるのに必要な駆動電流以上となる電流の信号を含む。
【０００８】
また、請求項２の発明は、可動部に対して互いにプッシュプルの配置で接続する２の形状記憶合金を有するアクチュエータを駆動し、変位目標値に基づき前記可動部に変位を与える駆動装置であって、(a)駆動電流信号に基づき形状記憶合金に通電を行って加熱することで、前記可動部の変位に連動する記憶形状への復元動作を行わせる通電手段と、(b)前記２の形状記憶合金のうち、前記復元動作を行う一方の形状記憶合金について前記変位目標値に基づき前記駆動電流信号を生成する制御手段とを備え、前記駆動電流信号は、前記一方の形状記憶合金において最大変位を与えるのに必要な駆動電流以上となる電流の信号を含む。
【０００９】
また、請求項３の発明は、可動部に接続する形状記憶合金を有するアクチュエータを駆動し、変位目標値に基づき前記可動部に変位を与える駆動装置であって、(a)駆動電流信号に基づき前記形状記憶合金に通電を行って加熱することで、前記可動部の変位に連動する記憶形状への復元動作を行わせる通電手段と、(b)前記変位目標値に基づき前記駆動電流信号を生成する制御手段とを備え、前記形状記憶合金は、駆動電流と変位速度とに関する所定の特性を有しており、前記駆動電流信号は、前記形状記憶合金において前記所定の特性に基づき指定の変位速度を与えるのに必要な駆動電流より大きな電流の信号を含む。
【００１０】
また、請求項４の発明は、可動部に対して互いにプッシュプルの配置で接続する２の形状記憶合金を有するアクチュエータを駆動し、変位目標値に基づき前記可動部に変位を与える駆動装置であって、(a)駆動電流信号に基づき形状記憶合金に通電を行って加熱することで、前記可動部の変位に連動する記憶形状への復元動作を行わせる通電手段と、(b)前記２の形状記憶合金のうち、前記復元動作を行う一方の形状記憶合金について前記変位目標値に基づき前記駆動電流信号を生成する制御手段とを備え、前記形状記憶合金は、駆動電流と変位速度とに関する所定の特性を有しており、前記駆動電流信号は、前記一方の形状記憶合金において前記所定の特性に基づき指定の変位速度を与えるのに必要な駆動電流より大きな電流の信号を含む。
【００１１】
また、請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明に係る駆動装置において、前記駆動電流信号は、前記変位目標値に比例したアナログ信号を含む。
【００１２】
また、請求項６の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明に係る駆動装置において、前記駆動電流信号は、前記変位目標値に比例したデューティ比を有するパルス幅変調信号である。
【００１３】
また、請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかの発明に係る駆動装置において、前記駆動電流信号は、信号の間引き処理が施されている。
【００１４】
また、請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかの発明に係る駆動装置において、前記通電手段により前記形状記憶合金に連続的な通電を行い、前記可動部に連続的な変位を与える。
【００１５】
また、請求項９の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかの発明に係る駆動装置において、前記駆動装置は、撮像装置の手振れ補正に利用される。
【００１６】
また、請求項１０の発明は、変位目標値に基づき可動部に変位を与える駆動システムであって、(a)前記可動部に接続する形状記憶合金を有するアクチュエータと、(b)駆動電流信号に基づき前記形状記憶合金に通電を行って加熱することで、前記可動部の変位に連動する記憶形状への復元動作を行わせる通電手段と、(c)前記変位目標値に基づき前記駆動電流信号を生成する制御手段とを備え、前記駆動電流信号は、前記形状記憶合金において最大変位を与えるのに必要な駆動電流以上となる電流の信号を含む。
【００１７】
また、請求項１１の発明は、変位目標値に基づき可動部に変位を与える駆動システムであって、(a)前記可動部に対して互いにプッシュプルの配置で接続する２の形状記憶合金を有するアクチュエータと、(b)駆動電流信号に基づき形状記憶合金に通電を行って加熱することで、前記可動部の変位に連動する記憶形状への復元動作を行わせる通電手段と、(c)前記２の形状記憶合金のうち、前記復元動作を行う一方の形状記憶合金について前記変位目標値に基づき前記駆動電流信号を生成する制御手段とを備え、前記駆動電流信号は、前記一方の形状記憶合金において最大変位を与えるのに必要な駆動電流以上となる電流の信号を含む。
【００１８】
また、請求項１２の発明は、変位目標値に基づき可動部に変位を与える駆動システムであって、(a)前記可動部に接続する形状記憶合金を有するアクチュエータと、(b)駆動電流信号に基づき前記形状記憶合金に通電を行って加熱することで、前記可動部の変位に連動する記憶形状への復元動作を行わせる通電手段と、(c)前記変位目標値に基づき前記駆動電流信号を生成する制御手段とを備え、前記形状記憶合金は、駆動電流と変位速度とに関する所定の特性を有しており、前記駆動電流信号は、前記形状記憶合金において前記所定の特性に基づき指定の変位速度を与えるのに必要な駆動電流より大きな電流の信号を含む。
【００１９】
また、請求項１３の発明は、変位目標値に基づき可動部に変位を与える駆動システムであって、(a)前記可動部に対して互いにプッシュプルの配置で接続する２の形状記憶合金を有するアクチュエータと、(b)駆動電流信号に基づき形状記憶合金に通電を行って加熱することで、前記可動部の変位に連動する記憶形状への復元動作を行わせる通電手段と、(c)前記２の形状記憶合金のうち、前記復元動作を行う一方の形状記憶合金について前記変位目標値に基づき前記駆動電流信号を生成する制御手段とを備え、前記形状記憶合金は、駆動電流と変位速度とに関する所定の特性を有しており、前記駆動電流信号は、前記一方の形状記憶合金において前記所定の特性に基づき指定の変位速度を与えるのに必要な駆動電流より大きな電流の信号を含む。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１、請求項２、および請求項５ないし請求項１１の発明によれば、形状記憶合金において最大変位を与えるのに必要な駆動電流以上となる電流の信号を含む駆動電流信号を生成するため、アクチュエータにおいて応答の高速化を効率よく図れる。
【００２１】
また、請求項３ないし請求項９、請求項１２および請求項１３の発明によれば、駆動電流と変位速度とに関する形状記憶合金の特性に基づき指定の変位速度を与えるのに必要な駆動電流より大きな電流の信号を含む駆動電流信号を生成するため、アクチュエータにおいて応答の高速化を効率よく図れる。
【００２２】
特に、請求項５の発明においては、駆動電流信号が変位目標値に比例したアナログ信号を含むため、駆動電流信号を簡易で適切に生成できる。
【００２３】
また、請求項６の発明においては、駆動電流信号が変位目標値に比例したデューティ比を有するパルス幅変調信号であるため、駆動電流信号を簡易で適切に生成できる。
【００２４】
また、請求項７の発明においては、駆動電流信号は信号の間引き処理が施されているため、省電力化を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
＜第１実施形態＞
＜撮像装置の要部構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１Ａの機能構成を示すブロック図である。
【００２６】
撮像装置１Ａは、例えばデジタルカメラとして構成されており、手振れ補正機能を有している。
【００２７】
この撮像装置１Ａは、撮影光学系１０とイメージセンサ１１と２次元位置センサ１２とを備えるとともに、イメージセンサ１１を駆動するための駆動部(駆動システム)２Ａと、駆動部２Ａを制御するデジタル制御部１９とを備えている。また、撮像装置１Ａは、手振れを検出して手振れ信号を出力する手振れ検出部(手振れ検知装置)１３と、撮像装置１Ａの筐体内に設けられている温度センサ１４と、撮影指示を行うために撮影者が操作するレリーズ釦１５とを備えている。
【００２８】
撮影光学系１０は、例えば複数のレンズからなり、撮影する被写体をイメージセンサ１１の撮像面に結像させるための部位である。
【００２９】
イメージセンサ１１は、例えばＣＣＤとして構成されており、撮影光学系１０によって結像された被写体光像を光電変換して画像信号を生成する。このイメージセンサ１１は、後述のアクチュエータ２０で保持されており、水平方向および垂直方向に駆動可能となっている。そして、イメージセンサ１１の位置は、マグネットおよび２次元のホール素子を有する２次元位置センサ１２で検出できる。
【００３０】
駆動部２Ａは、イメージセンサ１１を移動させる２個のアクチュエータ２０(Ｙ駆動アクチュエータ２１およびＰ駆動アクチュエータ２２)と、アクチュエータ２０を駆動させるための駆動回路部(駆動装置)２３Ａとを有している。
【００３１】
Ｙ駆動アクチュエータ２１は、形状記憶合金（ＳＭＡ）を有するアクチュエータとして構成されており、イメージセンサ１１をＹａｗ方向に駆動する。
【００３２】
Ｐ駆動アクチュエータ２２も、ＳＭＡを有するアクチュエータとして構成されており、イメージセンサ１１をＰｉｔｃｈ方向に駆動する。
【００３３】
駆動回路部２３Ａは、デジタル制御部１９からの制御信号に基づきアクチュエータ２０に駆動電力を供給する(後で詳述)。この駆動回路部２３Ａにより、手振れ検出部１３で検出される撮像装置１Ａの揺れに応じてＹ・Ｐ駆動アクチュエータ２１、２２の駆動を行い、イメージセンサ１１を移動させることによって、被写体光像の結像位置をシフトできるため、撮像装置１Ａの手振れ補正が可能となる。
【００３４】
手振れ検出部１３は、撮像装置１Ａの揺れを検出する２個のジャイロ１３０（Ｙ振れ検出ジャイロ１３１、Ｐ振れ検出ジャイロ１３２）と、ジャイロ１３０からの信号を処理する信号処理回路１３３とを備えている。
【００３５】
Ｙ振れ検出ジャイロ１３１は、揺れ検出を行えるジャイロセンサとして構成されており、撮像装置１Ａが手振れによってＹａｗ方向（水平方向）に回転する場合の回転振れを検出して、その角速度信号を出力する。
【００３６】
Ｐ振れ検出ジャイロ１３２も、揺れ検出を行えるジャイロセンサとして構成されており、撮像装置１Ａが手振れによってＰｉｔｃｈ方向（垂直方向）に回転する場合の回転振れを検出して、その角速度信号を出力する。
【００３７】
信号処理回路１３３は、主に各ジャイロ１３０から出力される角速度信号を増幅するための部位である。
【００３８】
温度センサ１４は、撮像装置１Ａの特定部位について温度変化による性能変化を補正するために設けられている。具体的には、２次元位置センサ１２の補正や、Ｙ・Ｐ駆動アクチュエータ２１、２２の駆動周波数、駆動電圧等を必要に応じて補正し最適な手振れ補正を行えるようにする。
【００３９】
デジタル制御部１９は、例えばＣＰＵおよびメモリを有し、撮像装置１Ａの各部を統括的に制御する部位である。このデジタル制御部１９は、信号処理回路１３３からの出力信号に基づき手振れを検出する振れ量検出部１９１と、係数変換部１９２と、駆動制御部１９３と、シーケンスコンロトール部１９４とを備えている。
【００４０】
振れ量検出部１９１は、信号処理回路１３３から出力される撮像装置１ＡのＹ方向およびＰ方向の回転振れ(角速度)を一定の時間間隔で取り込み、角速度信号を角度信号に変換する積分処理を行う。これにより、撮像装置１ＡにおけるＹａｗ方向の振れ量ｄｅｔｙとＰｉｔｃｈ方向の振れ量ｄｅｔｐとが算出されることとなる。
【００４１】
係数変換部１９２は、振れ量検出部１９１で検出された振れ量ｄｅｔｙ、ｄｅｔｐを移動量ｐｙ、ｐｐに変換する部位である。
【００４２】
駆動制御部１９３は、係数変換部１９２から出力された移動量ｐｙ、ｐｐに基づき、駆動回路部２３Ａに制御信号を送る部位である。この駆動制御部１９３においては、最適制御値を演算してフィードバック制御を行うことにより、イメージセンサ１１の高性能な駆動が実現できることとなる。
【００４３】
シーケンスコントロール部１９４は、撮像装置１Ａの撮影や手振れ補正に関するシーケンスを制御する。例えば、撮影制御においては、撮影者によるレリーズ釦１５の半押し（Ｓ１オン）が行われると測光や測距などの撮影準備動作を開始し、レリーズ釦１５の全押し（Ｓ２オン）が行われると本撮影の撮影状態に移行する。そして、本撮影時において手振れ補正モードに設定されている場合には、手振れ補正動作が実施されることとなる。この手振れ補正動作では、次の順番でシーケンスが制御される。
【００４４】
(１)振れ量検出部１９１において、信号処理回路１３３からの角速度信号を取り込んで、上記の振れ量（ｄｅｔｙ、ｄｅｔｐ）を検出する。
【００４５】
(２)係数変換部１９２において、振れ量（ｄｅｔｙ、ｄｅｔｐ）を移動量（ｐｙ、ｐｐ）に変換する。
【００４６】
(３)駆動制御部１９３において、移動量（ｐｙ、ｐｐ）を最適な駆動制御量に変換する。
【００４７】
以上のような処理をシーケンスコントロール部１９４で行うことにより、適切な手振れ補正が実施できることとなる。
【００４８】
＜駆動部２Ａの構成＞
図２は、駆動部２Ａの構成を説明するための図である。なお、駆動部２Ａには、図１に示すように２個のアクチュエータ２０が設けられているが、便宜上、一方のアクチュエータ２０のみを図示している。
【００４９】
アクチュエータ２０は、イメージセンサ１１に接続する可動部２４と、可動部２４の両端にプッシュ・プルの配置で接続するワイヤ状の２本のＳＭＡ２５(２５ａ、２５ｂ)と、２本のＳＭＡ２５それぞれの端部を固定するための固定部２６ａ、２６ｂとを備えている。
【００５０】
可動部２４の両端および固定部２６ａ、２６ｂには、２本のＳＭＡ２５それぞれの端部を固定するための端子部２４ｆ、２６ｆが設けられている。これらの端子部２４ｆ、２６ｆは、導電性を有しており、ＳＭＡ２５ａ、２５ｂに電気を流して通電する場合の端子として機能する。
【００５１】
ＳＭＡ２５は、例えば２０Ωの抵抗値を有しており、その両端に接続する端子部２４ｆ、２６ｆから通電されると、ジュール熱が発生しＳＭＡ２５自身が加熱される。この加熱により、ＳＭＡ２５は記憶された形状に回復するため、可動部２４を一定の方向（Ｘ方向）に駆動することが可能となる。ここで、各ＳＭＡ２５は、通電による加熱によって収縮動作を行うように一定の縮み量が記憶されており、図２に示す中立状態において適度な応力が加えられている。また、ＳＭＡ２５は、通電による加熱速度(ＳＭＡ２５の温度上昇率)に対して通電の停止からの放熱速度(ＳＭＡ２５の温度降下率)の方が、１.５倍遅い特性を有している。
【００５２】
このようなアクチュエータ２０の構成により、ＳＭＡ２５ａを通電すると可動部２４が＋Ｘ方向に移動し、ＳＭＡ２５ｂを通電すると可動部２４が−Ｘ方向に移動することとなる。ＳＭＡ２５の特性について、以下で詳しく説明する。
【００５３】
図３は、ＳＭＡ２５における通電電流と変位との関係を示す図である。この図３においては、横軸が電流値を示しており、縦軸がＳＭＡ２５の変位を示している。
【００５４】
ＳＭＡ２５は、通電電流が電流値Ｉ１になると収縮方向に変形が開始されるとともに、電流値Ｉ２に達すると変形が完了する。すなわち、ＳＭＡ２５をオーステナイト変態開始温度に加熱するために必要な電流値Ｉ１から、変態終了温度に加熱するために必要な電流値Ｉ２までの領域が、ＳＭＡ２５で変形が生じる変態温度領域に相当することとなる。
【００５５】
図４は、ＳＭＡ２５の通電によるステップ応答の結果を示す図である。この図４においては、横軸が時間を示しており、縦軸がＳＭＡ２５の変位(％)を示している。
【００５６】
ＳＭＡ２５においては、８０ｍＡ、１００ｍＡ、１２０ｍＡおよび１４０ｍＡの各電流のステップ入力を行った場合、グラフＧａ〜Ｇｄに示すように変位が時間の経過とともに変化する。
【００５７】
グラフＧｃおよびグラフＧｄに示すように、１２０ｍＡを通電する場合も１４０ｍＡを通電する場合も変位が４.２％付近に収束している。このことから、１２０ｍＡの電流を通電する場合に変位が飽和することが言えるが、この場合にはグラフの傾斜部Ｋｔに相当する応答速度も略最大となる。換言すれば、ＳＭＡ２５において最大の変位速度を得られる必要最低限の電流値は、１２０ｍＡとなる。なお、ＳＭＡ２５自身の抵抗値を上記のように２０Ωとすれば、１２０ｍＡの電流値を通電するには、２０[Ω]×０.１２[Ａ]＝２.４[Ｖ]の電圧の印加が必要である。
【００５８】
図２に戻って、説明を続ける。
【００５９】
駆動回路部２３Ａは、各ＳＭＡ２５に電圧を印加して電力供給を行う電力供給回路２７と、電力供給回路２７に駆動制御信号を送る制御回路２８Ａとを備えている。
【００６０】
電力供給回路２７は、例えばパワーアンプとして構成されており、制御回路２８Ａからの駆動制御信号に基づく電圧をＳＭＡ２５に印加する。すなわち、電力供給回路２７によって、制御回路２８Ａから送られる駆動制御信号(駆動電流信号)に基づきＳＭＡ２５に通電を行って加熱することで、可動部２４の変位に連動するＳＭＡ２５の記憶形状への復元動作を行えることとなる。なお、電力供給回路２７においては、パワーアンプに限らず、定電圧制御機能付きのＨブリッジドライバとして構成されていても良い。
【００６１】
制御回路２８Ａは、デジタル制御部１９から入力される目標位置信号に基づき、可動部２４を目標位置に駆動するために必要なＳＭＡ２５の印加電圧／電流を演算して、演算結果を駆動制御信号として電力供給回路２７に出力する。
【００６２】
以上のような構成を有する駆動部２Ａにおいては、応答の高速化が図られているが、この駆動部２Ａの動作について以下で説明する。
【００６３】
＜駆動部２Ａの動作＞
図５は、駆動部２Ａの動作を説明するための図である。ここで、図５(ａ)は、目標位置の信号波形を示しており、図５(ｂ)は、ＳＭＡ２５ａおよびＳＭＡ２５ｂに対する印加電圧の信号波形Ｈａ、Ｈｂを示している。なお、図５(ａ)の縦軸については、図２に示す可動部２４の中立位置をＰｉ＝０として＋Ｘ方向への移動量(変位量)を表している。
【００６４】
駆動部２Ａの制御回路２８Ａにおいては、図５(ａ)に示す正弦波状の目標位置信号(変位目標値の信号)がデジタル制御部１９から入力される場合には、ＳＭＡ２５ａに対して図５(ｂ)の波形Ｈａのように電圧を印加する駆動制御信号を生成するとともに、ＳＭＡ２５ｂに対して図５(ｂ)の波形Ｈｂのように電圧を印加する駆動制御信号を生成する。このような信号波形Ｈａ、Ｈｂに基づき電力供給回路２７がＳＭＡ２５に連続的な通電を行うことで、可動部２４に連続的な変位を与えられることとなる。これらの信号波形Ｈａ、Ｈｂの特徴を、以下で説明する。
【００６５】
信号波形Ｈａおよび信号波形Ｈｂについては、図３に示すＳＭＡ変態温度領域内の電流値を通電するために必要な一定の直流電圧をバイアス電圧Ｂｓとして設定し、このバイアス電圧Ｂｓを基準に図５(ａ)に示す目標位置信号に応じて振幅させるようなアナログ信号となっている。本実施形態のバイアス電流値については、ＳＭＡ２５の変態開始温度から変態終了温度までの温度範囲内における特定温度に加熱するために必要な電流値に設定されており、例えば図３に示すＳＭＡ変態温度領域で上下限の電流値Ｉ１、Ｉ２の中間値となる電流値Ｉｍが設定される。なお、このバイアス電流は、可動部２４が両振りで振動する場合等を考慮し、ＳＭＡの変態開始温度と変態終了温度との中間温度以下となる特定温度に加熱するために必要な電流値、つまり図３のＳＭＡ変態温度領域における下限値Ｉ１から中間値Ｉｍまでの範囲内の電流値に設定するのが好ましい。
【００６６】
時間帯ｔ１(図５(ａ))において可動部２４を＋Ｘ方向(図２参照)に移動させる信号波形Ｐｓ１が入力される場合、制御回路２８Ａは、収縮動作が必要なＳＭＡ２５ａに関して、図５(ｂ)の信号波形Ｈａ１のように上記の信号波形Ｐｓ１に比例した電圧値をバイアス電圧Ｂｓに加算した駆動制御信号を電力供給回路２７に出力する。ここでは、ＳＭＡ２５ａの応答速度を向上させるために、信号波形Ｈａ１のピーク電圧値を、ＳＭＡにおいて最大変位が得られ応答速度がほぼ飽和する電流値の１２０ｍＡ(図４参照)に相当する電圧(例えば２.４[Ｖ])以上に設定する。
【００６７】
一方、収縮の必要がなく伸長させられるＳＭＡ２５ｂについては、上述したようにＳＭＡの放熱速度は加熱速度に対して１.５倍遅いため、上記の時間帯ｔ１において図５(ｂ)の信号波形Ｈｂ１のように信号波形Ｈａ１でバイアス電圧Ｂｓから追加した電圧値ａの１.５倍の電圧値１.５ａをバイアス電圧Ｂｓから減算する。
【００６８】
このように制御回路２８Ａでは、ＳＭＡ変態温度領域内の特定の電流値を通電するのに必要なバイアス電圧Ｂｓの信号を各ＳＭＡ２５の駆動電流信号に与えるとともに、ＳＭＡ２５の放熱特性を考慮してＳＭＡ２５ｂに対する印加電圧を決定するため、伸長させられるＳＭＡ２５ｂの放熱が必要最小限に抑えられ、次の伸縮動作に備えた予熱状態を保持できる。その結果、伸長側のＳＭＡ２５ｂが過度に冷却されないため、次に加熱する場合、例えば図５(ａ)に示すように時間帯ｔ２でＳＭＡ２５ｂを加熱し収縮させる信号波形Ｐｓ２が入力される場合であっても、加熱のタイムラグを小さくでき、応答遅れが改善できることとなる。
【００６９】
なお、図５(ａ)に示すように時間帯ｔ２において可動部２４を−Ｘ方向(図２参照)に移動させる信号波形Ｐｓ２が制御回路２８Ａに入力される場合には、収縮側のＳＭＡ２５ｂについて信号波形Ｈａ２に示す駆動制御信号が生成されるとともに、伸長側のＳＭＡ２５ａについて信号波形Ｈｂ２に示すような信号波形Ｈａ１の１.５倍の振幅を持つ駆動制御信号が生成される。
【００７０】
以上のような駆動部２Ａの動作により、放熱側のＳＭＡに対してバイアス電流を与えて必要以上に冷却されないようにするため、加熱が必要な場合にも迅速に対応でき、アクチュータの応答の高速化が図れる。さらに、ＳＭＡの放熱特性を考慮して通電電流（印加電圧）を決定するため、適切な予熱状態を実現できる。
【００７１】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る撮像装置１Ｂについては、図１および図２に示す第１実施形態の撮像装置１Ａと類似の構成を有しているが、駆動部の構成が異なっている。
【００７２】
すなわち、第２実施形態の駆動部２Ｂにおいては、以下の動作を行える制御回路２８Ｂを有している。
【００７３】
＜駆動部２Ｂの動作＞
図６は、駆動部２Ｂの動作を説明するための図である。ここで、図６(ａ)は、目標位置の信号波形を示しており、図６(ｂ)は、ＳＭＡ２５ａおよびＳＭＡ２５ｂに対する印加電圧の信号波形Ｊａ、Ｊｂを示している。
【００７４】
第１実施形態のＳＭＡ２５は、放熱速度が加熱速度に対して１.５倍遅い特性を有していたが、本実施形態のＳＭＡ２５は、放熱速度が加熱速度に略等しくなっている。
【００７５】
そこで、第２実施形態の制御回路２８Ｂにおいては、第１実施形態と同様にＳＭＡ２５ａに対して図６(ｂ)の時間帯ｔ１に示す信号波形Ｊａ１のように図６(ａ)の信号波形Ｐｓ１に比例した電圧値をバイアス電圧Ｂｓに加算した駆動制御信号を生成して電力供給回路２７に出力する。一方、制御回路２８Ｂでは、第１実施形態と違ってＳＭＡの放熱速度が加熱速度と同等であるため、ＳＭＡ２５ｂに対して時間帯ｔ１の信号波形Ｊｂ１(図６(ｂ))のように信号波形Ｊａ１でバイアス電圧Ｂｓから追加した電圧値と同等の電圧値をバイアス電圧Ｂｓから減算した駆動制御信号を生成して、電力供給回路２７に出力する。
【００７６】
このように制御回路２８Ｂにおいては、ＳＭＡ変態温度領域内の特定の電流値で通電するのに必要なバイアス電圧Ｂｓを各ＳＭＡ２５の駆動制御信号に与えるとともに、ＳＭＡ２５の加熱・放熱特性を考慮してＳＭＡ２５ｂに対する印加電圧を決定するため、ＳＭＡ２５ｂの放熱が必要最小限に抑えられ、次の伸縮動作に備えた予熱状態を保持できる。これにより、例えば図６(ａ)の時間帯ｔ２でＳＭＡ２５ｂを加熱し収縮させる信号波形Ｐｓ２が入力される場合であっても、加熱のタイムラグを小さくできる。
【００７７】
以上のような駆動部２Ｂの動作により、放熱側のＳＭＡに対してバイアス電流を基準とした印加電圧を供給し必要以上に冷却されないようにするため、アクチュータの応答の高速化が図れる。
【００７８】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る撮像装置１Ｃについては、図１および図２に示す第１実施形態の撮像装置１Ａと類似の構成を有しているが、駆動部の構成が異なっている。
【００７９】
すなわち、第３実施形態の駆動部２Ｃにおいては、以下の動作を行える制御回路２８Ｃを有している。
【００８０】
＜駆動部２Ｃの動作＞
図７は、駆動部２Ｃの動作を説明するための図である。ここで、図７(ａ)は、目標位置の信号波形を示しており、図７(ｂ)は、ＳＭＡ２５ａおよびＳＭＡ２５ｂに対する印加電圧の信号波形Ｋａ、Ｋｂを示している。
【００８１】
信号波形Ｋａおよび信号波形Ｋｂにおけるバイアス電圧Ｂｔについては、図３に示すＳＭＡ変態温度領域で下限値となる電流値Ｉ１を通電するために必要な印加電圧に設定する。すなわち、本実施形態のバイアス電流については、ＳＭＡ２５のオーステナイト変態開始温度に加熱するために必要な電流値に設定される。
【００８２】
第３実施形態の制御回路２８Ｃにおいては、第１実施形態と同様にＳＭＡ２５ａに対して図７(ｂ)の時間帯ｔ１に示す信号波形Ｋｂ１のように図７(ａ)の信号波形Ｐｓ１に比例した電圧値をバイアス電圧Ｂｔに加算した駆動制御信号を生成して電力供給回路２７に出力する。一方、制御回路２８Ｃでは、ＳＭＡ２５ｂに対して図７(ｂ)に示す信号波形Ｋｂ１のようにバイアス電圧Ｂｔに固定される駆動制御信号を電力供給回路２７に出力する。
【００８３】
このように制御回路２８Ｃにおいては、ＳＭＡ変態温度領域の下限の電流値Ｉ１で通電するのに必要なバイアス電圧Ｂｔを各ＳＭＡ２５の駆動制御信号に与えるとともに、放熱側のＳＭＡ２５ｂには一定のバイアス電圧Ｂｔを印加させるようにするため、ＳＭＡ２５ｂの放熱が必要最小限に抑えられ、次の伸縮動作に備えた予熱状態を維持できる。これにより、例えば図７(ａ)の時間帯ｔ２でＳＭＡ２５ｂを加熱し収縮させる波形信号Ｐｓ２が入力される場合であっても、加熱のタイムラグを小さくできることとなる。
【００８４】
以上のような駆動部２Ｃの動作により、放熱側のＳＭＡに対して変態温度領域内の下限の電流値に相当するバイアス電圧のみを印加することで必要以上に冷却されないようにするため、アクチュータの応答の高速化が図れる。
【００８５】
＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態に係る撮像装置１Ｄについては、図１および図２に示す第２実施形態の撮像装置１Ｂと類似の構成を有しているが、駆動部の構成が異なっている。
【００８６】
すなわち、第４実施形態の駆動部２Ｄにおいては、以下の動作を行える制御回路２８Ｄを有している。
【００８７】
＜駆動部２Ｄの動作＞
図８は、駆動部２Ｄの動作を説明するための図である。ここで、図８(ａ)は、目標位置の信号波形を示しており、図８(ｂ)は、パルス信号Ｐｔを表している。また、図８(ｃ)および図８(ｄ)は、ＳＭＡ２５ａおよびＳＭＡ２５ｂに対する印加電圧の信号波形Ｌａ、Ｌｂを示している。
【００８８】
第４実施形態の駆動部２Ｄについては、図６(ｂ)に示す第２実施形態の信号波形Ｊａ、Ｊｂに対する間引き処理が制御回路２８Ｄで行われるが、この信号の間引き処理について以下で具体的に説明する。
【００８９】
制御回路２８Ｄにおいては、図８(ａ)に示す目標位置信号Ｐｓに基づき、第２実施形態と同様に、図６(ｂ)に示すような各ＳＭＡ２５に印加するための信号波形Ｊａ、Ｊｂが生成される。
【００９０】
そして、これらの信号波形Ｊａ、Ｊｂと、制御回路２８Ｄ内で作成した間引き信号であるパルス信号Ｐｔ(図８(ｂ))とを重ね合わせる処理を行うことにより、図８(ｃ)に示すＳＭＡ２５ａの駆動波形Ｌａ、および図８(ｄ)に示すＳＭＡ２５ｂの駆動波形Ｌｂを生成する。このパルス信号Ｐｔについては、ＳＭＡ２５が反応(応答)しない程度の周波数、例えば１Ｈｚ以上の周波数となっている。
【００９１】
このようにパルス信号Ｐｔを利用して間引かれた信号波形Ｌａ、Ｌｂに基づきＳＭＡ２５ａ、２５ｂに電圧を印加するため、パルス信号Ｐｔのオン時間とオフ時間との比率（デューティ比）に応じた投入電力の削減を図れることとなる。なお、間引き率に相当するデューティ比が小さくなるとＳＭＡ２５を目標位置まで変位させるだけの電力が供給できず性能が低下するため、単位時間当たりの通電電流の平均値が図３に示すＳＭＡ変態温度領域内となるようにデューティ比を設定する。
【００９２】
以上のような駆動部２Ｄの動作により、第２実施形態と同様の効果を発揮する。さらに、ＳＭＡの駆動電流信号を間引くため、省電力化が図れる。
【００９３】
なお、第４実施形態の駆動部２Ｄにおける間引き処理については、図５(ｂ)に示す第１実施形態の駆動波形Ｈａ１、Ｈｂ１に適用しても良く、図７(ｂ)に示す第３実施形態の駆動波形Ｋａ１、Ｋｂ１に適用しても良い。
【００９４】
＜第５実施形態＞
本発明の第５実施形態に係る撮像装置１Ｅについては、図１および図２に示す第２実施形態の撮像装置１Ｂと類似の構成を有しているが、駆動部の構成が異なっている。
【００９５】
すなわち、第５実施形態の駆動部２Ｅにおいては、以下の動作を行える制御回路２８Ｅを有している。
【００９６】
＜駆動部２Ｅの動作＞
図９は、駆動部２Ｅの動作を説明するための図である。ここで、図９(ａ)および図９(ｂ)は、ＳＭＡ２５ａおよびＳＭＡ２５ｂに対する印加電圧の信号波形Ｍａ、Ｍｂを示している。
【００９７】
第５実施形態の制御回路２８Ｅにおいては、パルス信号(ＰＷＭ)に基づきＳＭＡ２５に印加電圧が与えられる。ここで、パルス信号における電圧の平均値はＳＭＡ２５への投入電力に相当するため、ＳＭＡ２５ａ、２５ｂに対する各パルス信号のデューティ比を調整すれば加熱量、つまり変位量を制御できることとなる。なお、パルス信号のキャリア周波数については、ＳＭＡ２５の応答性に対して十分に高速な周波数(例えば１ｋＨｚ以上)に設定することで、パルス信号そのものに追従することによる駆動誤差の影響が無視できるレベルに抑えるようにする。また、ＳＭＡ２５の応答速度を向上させるために、パルス信号におけるオン時のピーク電圧値をＳＭＡの最大変位が得られる電流値１２０ｍＡ(図４参照)に相当する電圧(例えば２.４[Ｖ])以上に設定する。
【００９８】
このようなＰＷＭ制御によっても、駆動部２Ｅにおいて上記の第１〜第３実施形態で説明したアナログ電圧制御と同等の性能が実現できることとなる。以下では、第２実施形態のアナログ電圧制御に対応したＰＷＭ制御について、具体的に説明する。
【００９９】
図９(ａ)および図９(ｂ)に示す時間帯ｔ２１においては、制御回路２８Ｅにより図６(ｂ)のバイアス電圧Ｂｓに相当する信号波形Ｍａ１、Ｍｂ１が生成される。これらの信号波形Ｍａ１、Ｍｂ１については、単位時間当たりの平均電圧がバイアス電圧Ｂｓに対応しており、デューティ比ａ１／ｔ２１(＝ｂ２／ｔ２１)を有するパルス信号となっている。
【０１００】
このようにバイアス電圧Ｂｓに対応するデューティ比のパルス信号Ｍａ１、Ｍｂ１がＳＭＡ２５ａ、２５ｂに印加されることにより、可動部２４は図６(ａ)の目標位置Ｐｉ＝０の変位が与えられることとなる。
【０１０１】
可動部２４を−Ｘ方向(図２)に駆動するためには、時間帯ｔ２２のように信号波形Ｍａ２、Ｍｂ２が制御回路２８Ｅで生成される。すなわち、ＳＭＡ２５ｂに対する信号波形Ｍｂ２のデューティ比ｂ２／ｔ２２については、信号波形Ｍｂ１における基準のデューティ比ｂ１／ｔ２１に対して、−Ｘ方向への目標位置に応じた大きさのデューティ比が加算される。一方、ＳＭＡ２５ａに対する信号波形Ｍａ２のデューティ比ａ２／ｔ２２については、ａ２＝ｂ１−ｂ２＋ａ１が成立するように電圧オン時間ａ２が減少して設定される。
【０１０２】
このような信号波形Ｍａ２、Ｍｂ２に基づく電圧の印加がＳＭＡ２５ａ、２５ｂに対して繰り返して行われることにより、ＳＭＡ２５ｂの収縮動作が連続して行われるとともにＳＭＡ２５ａが伸長し、例えば図６に示す目標位置信号Ｐｓ２のように可動部２４が移動されることとなる。すなわち、電力供給回路２７によりＳＭＡ２５に連続的な通電を行うことで、可動部２４に連続的な変位を与えることが可能となる。
【０１０３】
以上のように制御回路２８Ｅにおいては、２本のＳＭＡ２５のうち、復元動作を行う一方のＳＭＡ２５ｂについて変位目標値に比例したデューティ比を基準のデューティ比ｂ１／ｔ２１(＝ａ１／ｔ２１)に加算したパルス幅変調信号に相当する印加電圧の信号波形Ｍｂ２が生成されるとともに、復元動作を行わない他方のＳＭＡ２５ａについて変位目標値に比例したデューティ比を基準のデューティ比から減算したパルス幅変調信号に相当する印加電圧の信号波形Ｈｂ１が生成される。
【０１０４】
一方、可動部２４を＋Ｘ方向(図２)に駆動するためには、時間帯ｔ２３のように信号波形Ｍａ３、Ｍｂ３が制御回路２８Ｅで生成される。すなわち、ＳＭＡ２５ａに対する信号波形Ｍａ３のデューティ比ａ３／ｔ２３については、信号波形Ｍａ１のデューティ比ａ１／ｔ２１に対して、＋Ｘ方向への目標位置に応じた大きさのデューティ比が加算され、ＳＭＡ２５ｂに対する信号波形Ｍｂ３のデューティ比ｂ３／ｔ２３については、ｂ３＝ａ１−ａ３＋ｂ１が成立するように電圧オン時間ｂ３が減少して設定されることとなる。
【０１０５】
このような信号波形Ｍａ３、Ｍｂ３に基づく電圧の印加がＳＭＡ２５ａ、２５ｂに対して繰り返して行われることにより、ＳＭＡ２５ａの収縮動作が連続して行われるとともにＳＭＡ２５ｂが伸長し、例えば図６に示す目標位置信号Ｐｓ１のように可動部２４が移動されることとなる。
【０１０６】
以上のような駆動部２Ｅの動作により、加熱側および放熱側のＳＭＡに対しバイアス電圧に相当するパルス信号を中心としたデューティ比のパルス信号に基づき電圧の印加を行うことで放熱側のＳＭＡが必要以上に冷却されないため、アクチュータの応答の高速化が図れる。
【０１０７】
また、駆動部２Ｅにおいては、パルス信号の信号波形Ｍａ、Ｍｂ(図９)におけるオン時の電圧値(ピーク電圧値)を、ＳＭＡ２５の変位が飽和する電流値１２０ｍＶ(図４)に相当する電圧(２.４Ｖ）以上に設定するため、応答の高速化を効率よく図れることとなる。このようにＳＭＡ２５において最大変位を与えるのに最低限必要な駆動電流以上となる電流を通電する場合の効果について、具体例を挙げて説明する。
【０１０８】
図１０(ａ)に示すようにピーク電圧値として上記の２.４Ｖ以上の「３Ｖ」に設定するケースと、図１０(ｂ)に示すようにピーク電圧値として上記「３Ｖ」の半分であり２.４Ｖ以下の「１.５Ｖ」に設定するケースとを比較する。なお、３Ｖのケースにおける信号波形Ｍａのデューテイ比を２５％とし、１.５Ｖのケースにおける信号波形Ｍｂのデューティ比を５０％とすることで、各ケースにおけるＳＭＡへの投入電力を等しくしている。
【０１０９】
図１０(ｃ)は、上記の各ケースにおける周波数応答の一例を示すボード線図であり、グラフＦａが図１０(ａ)に示すケースの実験結果を示し、グラフＦｂが図１０(ｂ)に示すケースの実験結果を示している。
【０１１０】
グラフＦａとグラフＦｂとを比較すると、同じ電力量をＳＭＡに投入する場合でも、ＳＭＡ２５の最大変位が得られる電流以上の通電が行われる印加電圧３.０Ｖのケースでは、印加電圧１.５Ｖのケースに対して約３倍のサーボ帯域が得られる。
【０１１１】
このように大きな電流をＳＭＡに通電することで応答性が向上する理由は、ＳＭＡが熱で変形することに起因する。すなわち、ＳＭＡに低い電圧を長時間印加する場合には、回路側からの投入電力は増加するが周囲の空気に熱を奪われてしまい十分な加熱が施せない。これに対してＳＭＡに高い電圧を印加すると、周囲の空気に熱を奪われるよりも早くＳＭＡが加熱されるため、大きな変位速度が得られることとなる。つまり、瞬間的にでも一定以上の大電流を通電することはＳＭＡの能力、具体的には変位量、変位速度を十分に出し切るために必要な動作となる。
【０１１２】
以上のように最大変位を与えるのに最低限必要な電流以上の電流をＳＭＡ２５に通電することによりＳＭＡ２５の能力が最大限引き出され、応答の高速化を効率よく図れることとなる。
【０１１３】
同様に、図４に示す駆動電流と変位速度とに関するＳＭＡの特性に基づき、例えばアクチュエータ２０において設計された変位速度(指定された変位速度)を与えるのに必要な駆動電流より大きな電流を通電することによっても、指定の変位速度を確実に達成でき、応答の高速化を効率よく図れることとなる。
【０１１４】
また、上述した第１実施形態〜第４実施形態における駆動部についても、上記と同様に最大変位が得られる電流以上の電流をピーク電流値として設定してＳＭＡ２５に通電することにより、応答の高速化を効率よく図れる。
【０１１５】
＜第６実施形態＞
本発明の第６実施形態に係る撮像装置１Ｆについては、図１および図２に示す第５実施形態の撮像装置１Ｅと類似の構成を有しているが、駆動部の構成が異なっている
すなわち、第６実施形態の駆動部２Ｆにおいては、以下の動作を行える制御回路２８Ｆを有している。
【０１１６】
＜駆動部２Ｆの動作＞
図１１および図１２は、駆動部２Ｆの動作を説明するための図である。ここで、図１１(ａ)および図１２(ａ)は、ＳＭＡ２５ａに対する印加電圧の信号波形Ｎａ１、Ｎａ２を示しており、図１１(ｂ)および図１２(ｂ)は、ＳＭＡ２５ｂに対する印加電圧の信号波形Ｎｂ１、Ｎｂ２を示している。
【０１１７】
駆動部２Ｆの制御回路２８Ｆにおいては、第５実施形態と同様にパルス信号(ＰＷＭ)にに基づきＳＭＡ２５に印加電圧が与えられ、バイアス電圧Ｂｓ(図６(ｂ))に相当するパルス信号として図１１に示す信号波形Ｎａ１、Ｎｂ１が設定される。これらの信号波形Ｎａ１、Ｎｂ１については、図９に示す第５実施形態の信号波形Ｍａ１、Ｍｂ１における基準のデューティ比を５０％に設定したパルス信号として形成されるとともに、一方がオン時には他方がオフとなる相補的な信号となっている。具体的には、図１１(ａ)および図１１(ｂ)に示すように各信号波形Ｎａ１、Ｎｂ１のオン時間は、各波形信号Ｎａ１、Ｎｂ１の１パルス周期ｔｍに対して半分の時間０.５ｔｍに設定される。なお、パルス信号のキャリア周波数については、ＳＭＡ２５の応答性に対して十分に高速な周波数(例えば１ｋＨｚ以上)に設定することで、パルス信号そのものに追従することによる駆動誤差の影響が無視できるレベルに抑えるようにする。また、ＳＭＡ２５の応答速度を向上させるために、パルス信号におけるオン時の電圧値をＳＭＡの最大変位が得られる電流値１２０ｍＡ(図４参照)に相当する電圧(例えば２.４[Ｖ])以上に設定する。
【０１１８】
可動部２４を＋Ｘ方向(図２)に駆動させるには、図１２に示す信号波形Ｎａ２、Ｎｂ２が制御回路２８Ｆで生成される。すなわち、ＳＭＡ２５ａに対する信号波形Ｎａ２とＳＭＡ２５ｂに対する信号波形Ｎｂ２とについては、図１１に示すデューティ比５０％の信号波形Ｎａ１に対して３０％分増加した８０％のデューティ比と、３０％分減少した２０％のデューティ比とに設定されるとともに、相補的な関係を保っている。
【０１１９】
このような信号波形Ｎａ２、Ｎｂ２に基づく電圧の印加がＳＭＡ２５ａ、２５ｂに対して繰り返して行われることにより、ＳＭＡ２５ａの収縮動作が連続して行われるとともにＳＭＡ２５ｂが伸長し、例えば図６に示す目標位置信号Ｐｓ１のように可動部２４が移動されることとなる。
【０１２０】
なお、可動部２４を−Ｘ方向(図２)に駆動させるには、例えば図１２(ｂ)の信号波形Ｎｂ２をＳＭＡ２５ａの駆動波形とし、図１２(ａ)の信号波形Ｎａ２をＳＭＡ２５ｂの駆動波形とすれば良いこととなる。
【０１２１】
以上のような駆動部２Ｆの動作により、第５実施形態と同様の効果を発揮する。さらに、各ＳＭＡに対して相補的な駆動波形を印加するため、駆動制御の構成を簡素化できる。
【０１２２】
また、最大変位を与えるのに必要な駆動電流以上の電流をパルス信号のオン時にＳＭＡ２５に通電するため、応答の高速化を効率よく図れる。
【０１２３】
＜第７実施形態＞
本発明の第７実施形態に係る撮像装置１Ｇについては、図１および図２に示す第６実施形態の撮像装置１Ｆと類似の構成を有しているが、駆動部の構成が異なっている。
【０１２４】
すなわち、第７実施形態の駆動部２Ｇにおいては、以下の動作を行える制御回路２８Ｇを有している。
【０１２５】
＜駆動部２Ｇの動作＞
図１３および図１４は、駆動部２Ｇの動作を説明するための図である。ここで、図１３(ａ)および図１４(ａ)は、ＳＭＡへの印加電圧を間引くためのパルス信号を示している。また、図１３(ｂ)および図１４(ｂ)は、ＳＭＡ２５ａに対する印加電圧の信号波形Ｑａ１、Ｑａ２を示しており、図１３(ｃ)および図１４(ｃ)は、ＳＭＡ２５ｂに対する印加電圧の信号波形Ｑｂ１、Ｑｂ２を示している。
【０１２６】
第７実施形態の制御回路２８Ｇにおいては、図１１および図１２に示す第６実施形態の信号波形Ｎａ１〜２、Ｎｂ１〜２に対して間引きの処理が行われるが、この間引き処理について、以下で具体的に説明する。
【０１２７】
制御回路２８Ｇでは、第６実施形態と同様に、図１１および図１２に示すような各ＳＭＡ２５に印加するための信号波形Ｎａ１〜２、Ｎｂ１〜２が生成される。
【０１２８】
そして、これらの信号波形Ｎａ１〜２、Ｎｂ１〜２と、制御回路２８Ｇ内で作成した間引き信号であるパルス信号Ｐｕ(図１３(ａ)、図１４(ａ))とを重ね合わせる処理を行うことにより、図１３(ｂ)および図１４(ｂ)に示すＳＭＡ２５ａの駆動波形Ｑａ１〜２と、図１３(ｃ)および図１４(ｃ)に示すＳＭＡ２５ｂの駆動波形Ｑｂ１〜２とを生成する。このパルス信号Ｐｕについては、図１１および図１２に示す第６実施形態のパルス周波数より高周波の周波数となっている。すなわち、図１３(ａ)に示す１パルス周期ｔａは、図１３(ｂ)および図１３(ｃ)に示す１パルス周期ｔｍよりも短い。
【０１２９】
このようにパルス信号Ｐｕを利用して間引かれた信号波形Ｑａ１〜２、Ｑｂ１〜２に基づきＳＭＡ２５ａ、２５ｂに電圧を印加するため、パルス信号Ｐｕのオン時間とオフ時間との比率（デューティ比）に応じた投入電力の削減を図れることとなる。なお、第４実施形態と同様に、間引き率に相当するデューティ比が小さくなるとＳＭＡ２５を目標位置まで変位させるだけの電力が供給できず性能が低下するため、単位時間当たりの通電電流の平均値が図３に示すＳＭＡ変態温度領域内となるようにデューティ比を設定する。
【０１３０】
以上のような駆動部２Ｇの動作により、第６実施形態と同様の効果を発揮する。さらに、ＳＭＡの駆動電流信号を間引くため、省電力化が図れる。
【０１３１】
また、第６実施形態と同様に、最大変位を与えるのに必要な駆動電流以上の電流をパルス信号のオン時にＳＭＡ２５に通電するため、応答の高速化を効率よく図れる。
【０１３２】
＜変形例＞
◎上記の各実施形態におけるアクチュエータについては、図２に示すように可動部２４の両端に接続する２本のＳＭＡ２５を有するのは必須でなく、一方のＳＭＡを例えばバネなどの弾性体に置換した構成としても良い。このような構成では、１本のＳＭＡのみを駆動することで可動部の変位制御が可能となる。
【０１３３】
◎上記の各実施形態におけるアクチュエータについては、図２に示すようにＳＭＡ２５の伸縮方向と可動部２４の移動方向とが一致するように構成されるのは必須でなく、図１５に示すように２本のＳＭＡ２５の伸縮によって可動部２４が支点Ｃｏを中心として回動するプッシュプル構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る撮像装置１Ａの機能構成を示すブロック図である。
【図２】駆動部２Ａの構成を説明するための図である。
【図３】ＳＭＡ２５における通電電流と変位との関係を示す図である。
【図４】ＳＭＡ２５の通電によるステップ応答の結果を示す図である。
【図５】駆動部２Ａの動作を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る駆動部２Ｂの動作を説明するための図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る駆動部２Ｃの動作を説明するための図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る駆動部２Ｄの動作を説明するための図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る駆動部２Ｅの動作を説明するための図である。
【図１０】印加電圧とＳＭＡの応答性との関係を説明するための図である。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る駆動部２Ｆの動作を説明するための図である。
【図１２】駆動部２Ｆの動作を説明するための図である。
【図１３】本発明の第７実施形態に係る駆動部２Ｇの動作を説明するための図である。
【図１４】駆動部２Ｇの動作を説明するための図である。
【図１５】本発明の変形例に係るアクチュエータ２０Ａの構成を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１Ａ〜１Ｇ  撮像装置
２Ａ〜２Ｇ  駆動部
２０、２０Ａ  アクチュエータ
２３Ａ〜２３Ｇ  駆動回路部
２４  可動部
２５、２５ａ、２５ｂ  形状記憶合金（ＳＭＡ）
２７  電力供給回路
２８Ａ〜２８Ｇ  制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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